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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Impuls-absorbierendesStruktur-Bauteil mit zwei Deckschichten (2, 3) und einer zwischendiesen angeordneten Zwischenschicht (4), wobei die Zwischenschicht(4) alternierend zwischen den Deckschichten (2, 3) verläuft undwobei das Material der Zwischenschicht (4) derart gewählt ist,dass diese eine höhere Bruchdehnungaufweist als zumindest eine der Deckschichten (2 bzw. 3).
    公开号:DE102004029485A1
    申请号:DE102004029485
    申请日:2004-06-18
    公开日:2006-01-12
    发明作者:Peter Dipl.-Ing. Starke
    申请人:EADS Deutschland GmbH；
    IPC主号:B32B3-12
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil insbesonderefür Schiffe,Landfahrzeuge und Luftfahrzeuge oder für Gerätschaften, Maschinen, Anlagenund Gebäudeteile.
    [0002] Ausdem Stand der Technik sind Impuls-absorbierende Strukturen bekannt,bei denen zusätzlicheEnergie-absorbierende Schichten in der Struktur angeordnet sind.Diese verringern jedoch die Festigkeit der Struktur oder bei einementsprechenden Material-Aufwanderhöhenderen Gewicht bzw. benötigenzusätzlichenRaum.
    [0003] Ausder DE 101 29 576 istein Struktur-Element mit einer zwischen zwei Deckschichten eingelegtenEnergie-absorbierenden Schicht bekannt, bei dem zumindest eine DeckschichtLast-tragend ist. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass diesezwar Impulse aufnehmen, dass jedoch mit einem bei gleicher FestigkeiterhöhtenGewicht oder bei gleichem Gewicht mit verminderter Festigkeit zurechnen ist. Insbesondere ist wegen der Unterbindung der Energie-absorbierendenSchicht zwischen den Deck-Schichtenim Belastungsfall mit einer Kerbwirkung für letztere zu rechnen ist.Nach der DE 101 29 576 wirdtrockenes oder Harz-armes Aramid-Gewebe oder PBO als EnergieabsorbierendeSchicht verwendet und mit einer Last-tragenden Schale verbunden.Dadurch könnenZugkräftequer zur Bauteil-Ebene nicht übertragenwerden, so dass das Bauteil bei bestimmten Betriebslasten gefährdet ist. Außerdem können sichdie beiden Deckschichten auch bei dem Auftreten von Druckkräften inder Ebene der Deck-Schalen auseinander wölben.
    [0004] Fernersind aus dem altgemeinen Stand der Technik Verbund-Strukturen mitdünnenDeckschichten bekannt, die die Kräfte in der Schalen-Ebene aufnehmen,und einen Kern aufweist, der Schubkräfte aufnimmt. Der Kern istaus Honigwaben oder aus Schaumstoff gebildet, die aufgrund des begrenzten Bauraumsjedoch keine großenEnergien aufnehmen können,da der Absorptionsweg begrenzt ist. Eine Überlagerung mehrerer Sandwich-Strukturenist in den meisten Anwendungsfällenaus Platzgründen nachinnen wie nach außenbeschränkt.
    [0005] DieAufgabe der Erfindung ist es, ein Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteilfür verschiedeneAnwendungsfällebereitzustellen, das eine Gewichts-mäßig optimierte Lösung darstellt.
    [0006] Erfindungsgemäß ist einImpuls-absorbierendes Struktur-Bauteil mit zwei Deckschichten und einerzwischen diesen angeordneten Zwischenschicht vorgesehen, wobei dieZwischenschicht alterierend zwischen den Deckschichten verläuft undwobei das Material der Zwischenschicht derart gewählt ist,dass diese eine höhereBruchdehnung aufweist als zumindest eine der Deckschichten.
    [0007] DieZwischenschicht kann insbesondere wellenförmig, aus Winkelteilen, trapezförmig, noppenförmig oderEierkarton-förmiggebildet sein.
    [0008] Imfolgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben,die zeigen:
    [0009] 1 eineperspektivische Drahtlinien-Darstellung einer Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Impuls-absorbierendenStruktur-Bauteils in der unverformten Gestalt, das als ebenes Bauteilgebildet ist, wobei zusätzlichein auftreffendes Masseteil andeutungsweise gezeigt ist;
    [0010] 2 dasStruktur-Bauteil nach der 1 in einer Schnittdarstellungmit dem Masseteil in der unverformten Gestalt, d.h. vor dem Auftreffenauf das Struktur-Bauteil;
    [0011] 3 dasStruktur-Bauteil nach der 1 in einer Schnittdarstellungmit dem Masseteil nach dem Auftreffen auf das Struktur-Bauteil;
    [0012] 4 eineschematische Schnitt-Darstellung eines Ausschnitts einer weiterenAusführungsformeines ungekrümmtenStruktur-Bauteils in der unverformten Gestalt, bei der die Zwischenschicht ausWinkelteilen gebildet ist;
    [0013] 5 eineschematische Schnitt-Darstellung eines Ausschnitts einer weiterenAusführungsformeines ungekrümmtenStruktur-Bauteils in der unverformten Gestalt, bei der die Zwischenschicht trapezförmig gebildetist;
    [0014] 6 eineschematische Perspektiv-Darstellung eines Ausschnitts einer weiterenAusführungsformeines ungekrümmtenStruktur-Bauteils in der unverformten Gestalt, bei der die Zwischenschichtnoppenförmiggebildet ist;
    [0015] 7 eineschematische Perspektiv-Darstellung eines Ausschnitts einer weiterenAusführungsformeines ungekrümmtenStruktur-Bauteils in der unverformten Gestalt, bei der die ZwischenschichtEierkarton-förmiggebildet ist;
    [0016] 8 eineperspektivische Drahtlinien-Darstellung einer weiteren Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Struktur-Bauteils,das ein vorderes Schalenteil eines Flugzeug-Flügels und somit als gekrümmtes Bauteilgebildet ist.
    [0017] Daserfindungsgemäße Struktur-Bauteil 1 ist,wie beispielsweise aus der 1 hervorgeht,aus zwei Deckschichten 2, 3 und einer zwischendiesen angeordneten Zwischenschicht 4 gebildet. Die Zwischenschicht 4 istaus einem ursprünglichebenen Material gebildet, das derart geformt ist, dass die Zwischenschichtzumindest in einem Abschnitt A des Struktur-Bauteils 1 alterierendzwischen den Deckschichten 2, 3 verläuft. Erfindungsgemäß ist dasMaterial der Zwischenschicht 4 derart gewählt, dassdiese eine höhereBruchdehnung aufweist als zumindest eine Deckschicht 2 bzw. 3.Für denFall, dass nur eine der Deckschichten 2 bzw. 3 einegeringere Bruchdehnung aufweist als die Zwischenschicht 4,ist diese auf derjenigen Seite des Struktur-Bauteils 1 gelegen,auf der dieses eine Schutzfunktion gegen einen Impuls zu erfüllen hat.
    [0018] VerschiedeneGestaltungsweisen der Zwischenschicht 4 sind in den 2, 4, 5, 6 und 7 dargestellt.In einer ersten Alternative kann die Zwischenschicht 4 wellenförmig gebildetsein (2, 3, 4 und 5).In einer weiteren Alternative kann die Zwischenschicht winklig,d.h. aus Winkelteilen oder Winkelelementen gebildet sein ( 4).Außerdemkann die Zwischenschicht trapezförmig(1 und 5), noppenförmig (6) oderauch Eierkarton-förmig(7) gebildet sein.
    [0019] Durchdie erfindungsgemäße Formgebung derZwischenschicht 4 wird erreicht, dass im Normalbetriebdas Struktur-Bauteil bzw. die Zwischenschicht Schubkräfte ausBetriebslasten übertragen kann.Außerdemwird durch die erfindungsgemäße Lösung derhöherenBruchdehnung der Zwischenschicht bezüglich zumindest einer Deckschicht 2 bzw. 3 erreicht,dass im Falle der Einwirkung eines Masseteils M auf das Struktur-Bauteil die Verzögerungs-Streckevergrößert wird.
    [0020] DasMasseteil M ist generell ein räumliches Gebilde,das sich bei dem betrachteten Impuls-gebenden Ereignis mit einernicht zu vernachlässigendenRelativ-Geschwindigkeitgegenüberdem Struktur-Bauteil 1 bewegt. Das Masseteil M kann einFestkörper-Teiloder Festkörper-Bestandteilmit fester oder unbestimmter Struktur oder Gestalt sein. Weiterhinkann das Masseteil auch eine Menge eines Fluids, also eines Gasesoder einer Flüssigkeitsein. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Bauteils für ein Flugzeugkann es sich bei dem Fluid z.B. um einen Vogel, einen Betriebsstoffwie Treibstoff oder Hydraulik-Flüssigkeithandeln. Der Betriebsstoff kann dabei von außerhalb der Flugzeug-Struktur oderinnerhalb derselben auf das Struktur-Bauteil einwirken. Letztereskann z.B. der Fall sein, wenn Treibstoff innerhalb eines Treibstoff-Tanks aufgrund derFlugzeug-Bewegung einen Impuls auf die Impuls-absorbierende Struktur,die die Tank-Wand sein kann, ausübt.
    [0021] Beider Anwendung des erfindungsgemäßen Struktur-Bauteilskann dieses bei verschiedenen Ereignissen vorteilhaft sein: zumeinen dann, wenn aufgrund der Flugzeug-Bewegung im Raum ein im Flugzeugbefindlicher Betriebsstoff einen Impuls auf das dort befindlicheerfindungsgemäße Struktur-Bauteil überträgt; zumanderen wenn es zu einer Impuls-Übertragungzwischen dem Struktur-Bauteil und einem außerhalb des Flugzeugs befindlichenFluids, z.B. einem Vogel, kommt; weiterhin, wenn ein Geschoss kinetischeoder chemische Energie auf ein im Flugzeug befindliches Fluid überträgt.
    [0022] Daserfindungsgemäße Struktur-Bauteil 1 kannzusätzlichweitere Elemente oder Bestandteile aufweisen, wie z.B. Versteifungsrippenoder Stringer (vgl. 8).
    [0023] Imfolgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Struktur-Bauteils 1 beimAuftreffen eines Masseteils M an Hand der 2 und 3 beschrieben: Eswird angenommen, dass sich das Masseteil M in einer Bewegungs-Richtung 10 aufdas erfindungsgemäße Struktur-Bauteil 1 zubewegt (2). Die Bruchdehnung der Deckschicht, die beidem sich näherndenMasseteil M zugewandt ist, ist niedriger als die Bruchdehnung derZwischenschicht 4 und der dem Masseteil M abgewandten Schicht.In der Darstellung der 3 ist die Deckschicht, die demsich näherndenMasseteil M zugewandt ist, mit dem Bezugszeichen 2 versehen.Diese wird im folgenden als erste oder vordere Deckschicht bezeichnet.
    [0024] BeimAufprall des Masseteils M wird die Bruchdehnung der Deckschicht 2 überschrittenund so ein Teil der Bewegungs-Energie des Masseteils M abgebaut.Bei einem angenommenen Maximal-Impuls des Masseteils M ist die ersteDeckschicht 2 derart ausgelegt, dass diese Durchschlagenwird. Durch das Versagen der Deckschicht 2 bildet sicheine Öffnung 11 aus.Dadurch wirkt das Masseteil M auf die Zwischenschicht 4 ein.Aufgrund der Form und der höherenBruchdehnung der Zwischenschicht 4 wird diese elastischzusammengedrückt.Infolgedessen werden Kräfteauf die Schicht 3 übertragen.
    [0025] DieDeckschicht 3 wird gedehnt, so dass unter Umständen dieBruchdehnung derselben überschrittenwird. In diesem Fall wird dann die Zwischenschicht 4 durchdie sich bildende Öffnung 11 inder entstehenden Öffnungin der Deckschicht 3 gezogen ( 3). Dies istdann der Fall, wenn die Verbindung zwischen der Deckschicht 2 undder Zwischenschicht 4 kontrolliert löst, so dass sich ein Fangsackausbildet. Der Fangsack belastet die Ränder 14 der Öffnung 12,so dass die Bruchdehnung im Bereich des Öffnungs-Randes 14 kontinuierlich überschritten wird.Dadurch weitet sich die Öffnung 12 kontinuierlichaus. Durch die Vergrößerung der Öffnung 12 in Verbindungmit der Vergrößerung desFangsackes wird die kinetische Energie des Masseteils M weiter abgebaut.
    [0026] Für einenzulassungsgemäß vorgesehenen Maximal-Impulsdes angenommenen Ereignisses sind die erfindungsgemäßen Bestandteiledes Struktur-Bauteils, als die Deckschichten und die Zwischenschicht 4 inihrer Gestalt und in ihrer Bruch-Dehnung so ausgelegt, dass diekinetische Energie des Masseteils M vollständig aufgebaut wird, oder zumindestauf ein solches Maß reduziertwird, dass fürhinter der Struktur liegende Bereiche oder Anlagen der Schaden invorbestimmtes Maß nicht überschreitet.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil mit zweiDeckschichten (2, 3) und einer zwischen diesen angeordnetenZwischenschicht (4), dadurch gekennzeichnet, dassdie Zwischenschicht (4) alterierend zwischen den Deckschichten(2, 3) verläuft,wobei das Material der Zwischenschicht (4) derart gewählt ist,dass diese eine höhereBruchdehnung aufweist als zumindest eine der Deckschichten (2 bzw. 3).
    [2] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4)wellenförmiggebildet ist.
    [3] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4)aus Winkelteilen gebildet ist.
    [4] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4)trapezförmiggebildet ist.
    [5] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4)noppenförmiggebildet ist.
    [6] Impuls-absorbierendes Struktur-Bauteil nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4)Eierkarton-förmiggebildet ist.
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    法律状态:
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    2007-11-29| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-06-29| R084| Declaration of willingness to licence|
    2011-07-22| R084| Declaration of willingness to licence|
    2014-09-25| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: AIRBUS DEFENCE AND SPACE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE Effective date: 20140814 |
    优先权:
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